JP2985579B2 - 超音波探傷装置の信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体に超音波パルス
を送波し、被検体からの反射波を検出し、電気信号に変
換されたエコー信号に基づいて被検体に存在する欠陥を
検出する超音波探検出装置に係わり、特に、検出された
高周波のエコー信号を一旦デジタル信号に変換した後、
このデジタル信号に対して雑音を低減させるための各種
信号処理を施して最終的な欠陥判定を行う超音波探傷装
置の信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波探傷装置は例えば図２５に示すよ
うに構成されている。超音波送受信部１から一定周期Ｔ
₀ でもって鉄鋼材料等の被検体２に直接または水等の遅
延材を介して取付けられた探触子３へパルス信号を送出
する。探触子３は受信したパルス信号を、図２６に示す
ように、超音波パルスａに変換して被検体２へ印加す
る。被検体２内へ印加された超音波パルスａは被検体２
の底面２ａで反射して再度探触子３で受波される。探触
子３は反射波を電気信号に変換して超音波送受信部１へ
送信する。超音波送受信部１はその電気信号を増幅して
エコー信号ｂとして信号処理装置４へ送出する。

【０００３】したがって、エコー信号ｂには、主に、底
面２ａの反射波に対応する底面（Ｂ）エコー５ａと欠陥
に起因する欠陥（Ｆ）エコー５ｂとが含まれる。また、
超音波パルスａの周波数ｆは探触子３内に組込まれてい
る超音波振動子の厚さ等によって定まるが、探傷に使用
される周波数ｆは数ＭHz〜十数ＭHZである。したがっ
て、エコー信号ｂに含まれる底面エコー５ａや欠陥エコ
ー５ｂの信号波形の周波数範囲は０HZ〜十数ＭHZの広い
範囲である。

【０００４】信号処理装置４は、超音波送受信部１から
受信したエコー信号ｂに対して種々の信号処理を実施
し、信号処理結果および欠陥の有無を表示部６に表示す
る。この場合、エコー信号に対する信号処理を実施し、
エコー信号を表示するために、信号処理装置４には、超
音波送受信部１から前記パルス信号に同期するトリガ信
号ｃが供給される。

【０００５】このような構成の欠陥探傷装置において、
超音波送受信部１から出力されるエコー信号ｂには、前
記底面エコー５ａおよび欠陥エコー５ｂの他に多くの雑
音が含まれる。このエコー信号ａに含まれる雑音が大き
いと、探傷結果の信頼性が大きく損なわれる。この雑音
は大きく分けて電気性雑音と材料性雑音の２種類があ
る。

【０００６】電気性雑音は、探触子３や超音波送受信部
１および接続ケーブルなどに電磁波が混入することに起
因する外部雑音や、超音波送受信部１内に組込まれた増
幅器等が発生する内部雑音等で構成される。

【０００７】一方、材料性雑音は、被検体２の材料の結
晶粒界で超音波が散乱し、欠陥以外からも反射波が探触
子３へ戻って来きて、散乱エコーとして前記エコー信号
ｂに含まれる雑音である。

【０００８】エコー信号ｂに含まれるこれらの雑音を低
減することは超音波探傷を高精度で実施する上で極めて
重要である。従来、このエコー信号ｂに含まれる雑音成
分を低減するためにアナログフィルタを用いていた。例
えば、広い周波数成分を持った電気性雑音に対しては超
音波エコーの周波数成分を通過させるＢＰＦ（バンドパ
ス・フィルタ）を用いる。また、材料性雑音に対して
は、欠陥エコー５ｂの周波数分布が散乱エコーのそれと
比べて低くなることを利用して、ＬＰＦ（ローパス・フ
ィルタ）またはＢＰＦを用いる。このように、アナログ
フィルタを用いることによって、エコー信号ｂに含まれ
る雑音成分を一定レベル以下に低減できる。

【０００９】一般に、欠陥エコーの周波数分布は被検体
２の超音波減衰特性によって変化することが知られてい
る。したがって、散乱エコー等で代表される材料性雑音
に対してＢＰＦを用いる場合、被検体２に応じて最適な
特性のフィルタを用いることが望ましい。しかし、アナ
ログフィルタの通過周波数特性は簡単に変更できないの
で、被検体２の材質毎にその材質の超音波減衰特性に対
応した通過周波数特性を有した多数のフィルタを準備し
ておく必要がある。このように、被検体２の材料特性に
応じてフィルタを使い分けることは、操作性や経済性を
考慮すると、実際問題として困難である。

【００１０】このような不都合を解消するためにデジタ
ル信号処理手法が提唱されている。すなわち、超音波送
受信部１から出力されるエコー信号ｂをＡ／Ｄ変換す
る。そして、デジタル信号に変換されたエコー信号に対
してデジタルフィルタを用いて、雑音成分を除去する。

【００１１】この場合、前述したアナログフィルタの場
合は様々な通過特性を有した多数のフィルタを用意しな
ければならないが、例えばＦＩＲ（有限インパルス応
答）デジタルフィルタは通過特性を自由に変更できるの
で、被検体２の材質に応じた通過周波数特性を設定する
ことによって、エコー信号ｂに対して最適な雑音低減処
理を施すことが可能である。

【００１２】また、送信波と受信波との相互相関を演算
することもできるので、パルス圧縮信号処理を行って、
雑音を低減すると共に時間軸分解能まで改善することが
できる。

【００１３】さらに、デジタル信号処理過程において
は、一定周期Ｔ₀ で繰返し送波される複数回の超音波パ
ルスａに対応した複数のエコー信号ｂの加算平均を演算
する同期加算平均フィルタを使用することが容易に可能
となる。したがって、エコー信号ｂに含まれる雑音を加
算回数の平方根に比例して低減させることができる。な
お、この同期加算平均フィルタ手法はアナログ信号処理
過程においては非常に困難な手法である。

【００１４】上述した超音波探傷手法にデジタル信号処
理手法を導入することによる効果は良く知られており、
例えば非破壊検査第２９巻第１０号に記載されている。
エコー信号に対してデジタル信号処理を行う従来技術と
しては、エコー信号の高周波波形の一部をＡ／Ｄ変換し
てコンピュータに送り、コンピュータのメモリに記憶し
てから信号処理演算を行う方法が知られており、例え
ば、日本非破壊検査協会第２分科資料２１２９７（１９
９０．５．２４）に記載されている。

【００１５】この方法を用いた場合の信号処理演算速度
について試算する。例えば１２８次のＦＩＲデジタルフ
ィルタ処理を１０２４点のデータについて行うために
は、１２８×１０２４回の積和演算が必要である。１回
の積和演算を５回の命令ステップで行うとすると、（１
２８×１０２４×５）回の命令ステップが必要である。
したがって、例えば４０ＭＩＰＳ程度の一般的なコンピ
ュータを用いるとすると、上記演算処理に対して１２８
×１０２４×５／（４０×１０⁶ ）＝約１６ｍｓの時間
が必要である。実際には、この時間にメモリとＣＰＵ間
のデータ転送の時間が加わるので、さらに余分に時間が
必要である。

【００１６】また、信号処理演算の方法は、Ａ／Ｄ変換
したエコー信号ｂのサンプリングされた例えば１００個
のデータをコンピュータのメモリに記憶し、メモリに記
憶された各データに対して上述したＦＩＲデジタルフィ
ルタ処理演算や同期加算平均フィルタ処理演算を実行す
る。例えば、同期加算平均を計算するには、数回の超音
波パルスａの送波で得た複数のエコー信号ｂの波形を全
てメモリに記憶し終わった後、それらを読出して加算平
均を計算する。

【００１７】

【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、上述し
たエコー信号に対するデジタル信号処理手法を採用した
信号処理装置においても、まだ解消すべき次のような課
題があった。すなわち、製鉄所等では、例えば鋼板等の
移動している被検体２に対して探傷するオンライン探傷
が行われている。この場合、被検体２における探傷され
る部位は超音波パルスａの入射した部位であるから、超
音波パルスａの繰り返し周期Ｔ₀ が長いと被検体２の全
面を探傷できないことになる。このため、超音波パルス
ａの繰り返し周期Ｔ₀ は一般的に１ｍｓ以内である。そ
こで、エコー信号ｂに対して前述したデジタル信号処理
を行うためには、超音波パルスａの繰り返し周期Ｔ₀ で
ある１ｍｓ以内に信号処理演算を終了させる必要があ
る。

【００１８】次に、エコー信号ａが前述した数ＭHz〜十
数ＭHZの高周波の階段でデジタル信号処理するために
は、この高周波のエコー信号ｂを直接Ａ／Ｄ変換する必
要がある。エコー信号ｂは０Hz〜十数ＭHZの広い周波数
分布を有しているので、サンプリング定理から少なくと
も２０ＭHZ以上のサンプリング周波数ｆ_S でＡ／Ｄ変換
する必要がある。さらに、この高いサンプリング周波数
ｆ_S で順次作成される各サンプリングデータに対して演
算処理を行う必要がある。

【００１９】以上説明したデジタル信号処理に関する２
つの条件を満たすためには、1000ＭＩＰＳ程度の演算速
度を持つ高速なコンピュータが必要である。そのような
システムは非常に高額であるので、実際の超音波探傷装
置に組込むことは実際的でない。

【００２０】そこで、デジタル信号をコンピュータのメ
モリに記憶せず、デジタル信号を連続的に処理演算でき
る演算素子の利用が容易に考えられる。この場合、演算
素子のサンプリング周波数の周期に等しいタイミングで
デジタル信号が入出力され、連続的に信号処理演算が行
われるので、超音波パルスａの繰り返し周期Ｔ₀ より演
算時間が長くなることはない。

【００２１】しかしながら、サンプリング周波数ｆ_S ＝
２０ＭHz以上の速度で動作するデジタルフィルタ演算素
子は、現状では実現されていない。このため、超音波パ
ルスａの繰り返し周期Ｔ₀ が１ｍｓ以下の条件で動作さ
せる必要のあるオンライン超音波探装置においては、エ
コー信号に対してデジタル信号処理を行うことは困難で
あった。

【００２２】また、一般に、超音波探傷においては、前
述した被検体材料の結晶粒界からの反射に起因する林状
エコーが発生する。さらに、図１９に示すように、被検
体の表面で反射する表面エコー（Ｓエコー）のパルス幅
が広くなる。このような林状エコーや表面エコーの近傍
に生じるエコーは欠陥に起因するエコーではなく、疑似
エコーと呼ばれる。

【００２３】この疑似エコーを低減する対策として、広
帯域幅を有した超音波パルスを被検体に入射して得られ
たエコー信号から周波数フィルタを用いて疑似エコーを
除去することが提唱されている（特開平２−１８６２６
１号公報）。これは、林状エコーの周波数に比較して欠
陥エコーの周波数が低くなっていることを利用してい
る。

【００２４】しかし、被検体材料によっては、林状エコ
ーの周波数と欠陥エコーの周波数との間に顕著な差がな
く、上述したデジタルフィルを含む周波数弁別手法では
対処しきれない場合がある。また、表面エコーの近傍の
疑似エコーに関しては、この疑似エコーの周波数と欠陥
エコーの周波数は基本的に等しいので、林状エコーの場
合と同様に周波数フィルタでは除去できない。すなわ
ち、この疑似エコーを効果的に除去する手法がなかっ
た。

【００２５】本発明はこのような事情に鑑みてなされて
ものであり、超音波パルスの繰り返し周期内における一
定の測定期間のみエコー信号をＡ／Ｄ変換して、この測
定期間内のデータに対してのみデジタル信号処理を施す
ことによって、短い繰返し周期を維持したままで、エコ
ー信号に対するデジタル信号処理を行って雑音を低減す
ることができ、さらに、効果的に疑似エコーを除去で
き、高い欠陥検出精度を有したオンライン超音波探傷を
実現できる超音波探傷装置の信号処理装置を提供するこ
とにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明は、被検体に一定周期で超音波パルスを送波し
反射波を受波する超音波送受信部から出力される高周波
のエコー信号に基づいて被検体に存在する欠陥を検出す
る超音波探傷装置の信号処理装置において、エコー信号
を所定のサンプリング周波数でもってデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換手段と、一定周期内におけるエコー信
号の測定期間を指定する測定期間指定手段と、測定期間
指定手段によって指定された測定期間内において、Ａ／
Ｄ変換手段から出力されるエコー信号の各サンプリング
データをサンプリング周波数と同一周波数の書込周波数
でもって順次記憶し、記憶した各サンプリングデータを
前記書込周波数より低い読出周波数でもって順次出力す
るＦＩＦＯ型レジスタと、ＦＩＦＯ型レジスタから順次
出力されるエコー信号に対して所定の周波数弁別処理を
実行するデジタルフィルタと、デジタルフィルタから出
力されるエコー信号に基づいて欠陥の有無を判定する欠
陥判定手段とを備えたものである。

【００２７】請求項２の発明においては、上記発明にお
けるデジタルフィルタと欠陥判定手段との間に、デジタ
ルフィルタから一定周期経過する毎に出力されるエコー
信号を複数周期に亘って平均化する同期加算平均フィル
タを介挿している。

【００２８】また、請求項３の発明においては、欠陥判
定手段を、同期加算平均フィルタから出力された平均化
エコー信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段
と、このＤ／Ａ変換手段から出力される平均化エコー信
号の最大信号レベルが所定の閥値を越えたとき欠陥信号
を出力する比較手段とで構成している。

【００２９】さらに、請求項４の発明においては、２台
のＦＩＦＯ型レジスタが組込まれている。すなわち、上
述した発明のＡ／Ｄ変換手段と測定期間指定手段に加え
て、測定期間指定手段によって指定された測定期間内に
おいて、Ａ／Ｄ変換手段から出力されるエコー信号の各
サンプリングデータをサンプリング周波数と同一周波数
の書込周波数でもって順次記憶し、この記憶した各サン
プリングデータを書込周波数より低い読出周波数でもっ
て順次出力する第１のＦＩＦＯ型レジスタと、第１のＦ
ＩＦＯ型レジスタから順次出力されるエコー信号に対し
て所定の周波数弁別処理を実行するデジタルフィルタ
と、デジタルフィルタから出力されるエコー信号の各デ
ータを順次記憶し、記憶された各データをサンプリング
周波数と同一周波数の読出周波数でもって順次出力する
第２のＦＩＦＯ型レジスタと、第２のＦＩＦＯ型レジス
タから順次出力されるエコー信号をアナログ信号に変換
するＤ／Ａ変換手段とで構成している。

【００３０】請求項５の発明は請求項１の発明における
デジタルフィルタを同期加算平均回路に置き換えたもの
である。さらに、請求項６の発明においては、請求項５
の発明における同期加算平均回路を、ＦＩＦＯ型レジス
タから順次出力されるエコー信号を常に最新の所定個数
記憶する第１の信号メモリと、加算された１個の加算エ
コー信号を記憶する第２の信号メモリと、第１の信号メ
モリにおける最新のエコー信号から規定個数先に書込ま
れれたエコー信号を読出す信号読出手段と、ＦＩＦＯ型
レジスタから順次出力されるエコー信号と第２の信号メ
モリから読出された加算エコー信号とを加算する加算部
と、加算部から出力された加算エコー信号から信号読出
手段にて読出された１個のエコー信号を減算する減算部
と、減算部から出力された加算エコー信号を第２の信号
メモリへ新たな加算エコー信号として書込む加算エコー
信号更新手段と、減算部から出力された加算エコー信号
を除算して平均化されたエコー信号を得る除算部とで構
成している。

【００３１】請求項７の発明においては、上記請求項５
の発明において、被検体に対する超音波パルスの入射位
置を相対移動させるようにしている。さらに、請求項８
の発明においては、上記請求項５の発明において、Ａ／
Ｄ変換手段のサンプリングタイミングに同期し、かつサ
ンプリング周期より長い周期のトリガ信号を超音波送受
信部に印加するトリガ信号を発生するようにしている。

【００３２】

【作用】このように構成された超音波探傷装置の信号処
理装置の動作原理を説明する。前述したようにオンライ
ン探傷を実行するためには超音波パルスａの繰返し周期
Ｔ₀ は数ｍｓ以下である。そして、超音波送受信部から
出力される高周波のエコー信号ｂのうち、実際に欠陥の
判定に必要な測定期間Ｔ_M は、超音波パルスａ送波時刻
から底エコーが入射されるまでの時間であり、高々数１
０μｓであり、前記超音波パルスａの繰り返し周期Ｔ₀
比べて格段に短い（Ｔ_M 《Ｔ₀ ）。

【００３３】そこで、この測定期間Ｔ_M 内のエコー信号
ｂを高いサンプリング周波数ｆ_S でＡ／Ｄ変換してデジ
タル信号にする。このデジタルに変換されたエコー信号
の各サンプリングデータのうち前記測定期間Ｔ_M 内に入
る各サンプリングデータを前記サンプリング周波数ｆ_S
と同一の書込周波数ｆ_W を用いてＦＩＦＯ（先入れ先出
し）型レジスタへ記憶していく。そして、このＦＩＦＯ
レジスタに記憶された各サンプリングデータを書込周波
数ｆ_W より低い、すなわち次のデジタルフィルタが十分
対応できる読出周波数ｆ_R でもって順次読出す。

【００３４】読出されたデジタルのエコー信号は次のデ
ジタルフィルタにおいて雑音を最も効果的に減衰させる
周波数特性でもって周波数弁別処理が実施される。よっ
て、このデジタルフィルタを通過したデジタルのエコー
信号に含まれる雑音成分は大幅に低減される。そして、
欠陥判定手段は、雑音成分が低減されたエコー信号に基
づいて欠陥の有無を判定する。

【００３５】この場合、ＦＩＦＯ型レジスタに記憶され
るエコー信号のサンプリングデータ数Ｎ_M は測定期間Ｔ
_M 内に存在するデータ数であるので、ＦＩＦＯ型レジス
タに記憶されたＮ_M 個のサンプリングデータ全部を読出
すために必要な時間Ｔ_R は(1) 式となる。

【００３６】 Ｔ_R ＝Ｔ_M （ｆ_S ／ｆ_R ） …(1) そして、この読出時間Ｔ_R と前記測定期間Ｔ_M とを加算
した時間が前記超音波パルスの繰り返し周期Ｔ₀ より短
ければ、次の周期Ｔ₀ が開始された時点で、ＦＩＦＯ型
レジスタに前回のサンプリングデータが残ることはな
い。

【００３７】よって、デジタルフィルタは、先のサンプ
リング周波数ｆ_S より遅い読出周波数ｆ_R で順次出力さ
れてくるデジタルデータに対する処理を実施すればよ
い。また、一つの超音波パルスａの繰り返し周期Ｔ₀ 内
に演算処理する必要のあるデジタルデータ数Ｎ_M は、エ
コー信号ｂにおける繰り返し周期Ｔ₀ 全期間に存在する
デジタルデータ数に比較して格段に少ないので、前記繰
り返し周期Ｔ₀ 内で十分処理可能である。

【００３８】すなわち、デジタルフィルタとして特に高
速処理を実行可能な高性能のデジタルフィルタを用いる
必要はない。また、他の発明においては、同期加算平均
フィルタを用いることによって、各超音波パルスａの繰
り返し周期Ｔ₀ 毎にエコー信号を平均化でき、雑音低減
化効率をさらに上昇できる。この場合も、デジタルフィ
ルタと同様に特に高速処理を実行可能な高性能のフィル
タを用いる必要がない。

【００３９】さらに、別の発明においては、欠陥判定手
段を、Ｄ／Ａ変換手段と比較手段とで構成することによ
って、操作者にとって欠陥の有無を把握しやすくなる。
さらに別の発明においては、２台のＦＩＦＯ型レジスタ
を用いている。すなわち、第１のＦＩＦＯ型レジスタ
は、デジタル信号に変換されたエコー信号の各サンプリ
ングデータを、速いサンプリング周波数ｆ_S で書込ん
で、遅い読出周波数ｆ_R で読出して、デジタルフィルタ
へ印加する。

【００４０】第２のＦＩＦＯ型レジスタは、デジタルフ
ィルタから出力されたデジタルのエコー信号の各データ
を記憶して、元の速いサンプリング周波数ｆ_S で読出
す。読出されたデジタルのエコー信号はＤ／Ａ変換手段
で元の時間軸に戻されたアナログのエコー信号に変換さ
れる。

【００４１】このＤ／Ａ変換手段から出力された雑音成
分が除去されたエコー信号は超音波受信部から出力され
るエコー信号と同等であるので、通常の超音波探傷器へ
入力することによってそのまま被検体に対する探傷が実
施できる。

【００４２】さらに、前述したデジタルフィルタの代り
に、デジタル信号処理を行う同期加算平均回路を用いて
もよい。この同期加算平均回路は前述した同期加算平均
フィルタと同様に、各測定期間Ｔ_M 内のデジタル化され
たエコー信号を平均化する機能を有している。各エコー
信号に含まれる雑音成分はそれぞれ位相がランダムであ
るので、多数のエコー信号を加算平均することによっ
て、各雑音成分が相殺されて、全体としての雑音成分は
低下し、エコー信号に含まれる欠陥エコーのＳ／Ｎが上
昇する。

【００４３】また、同期加算平均回を請求項６に記載し
た構成とすることによって、エコー信号の両側波形のデ
ータに対する同期平均とすることができるので、エコー
信号を包絡線検波した後の片側信号波形を同期平均する
手法に比較して、雑音低減効果を大きくできる。

【００４４】さらに、第１の信号メモリにおける書込ア
ドレスと読出アドレスとの相対関係を変更することによ
って、エコー信号の平均回数Ｎａを任意に設定できる。
また、請求項７においては、被検体に対する超音波パル
スの入射位置を相対移動させるようにしている。すなわ
ち、超音波探傷においてエコー信号に混入する疑似エコ
ーの波形は、前述したように、被検体材料の結晶粒界や
表面構造からの多数の反射波が干渉し合っているので、
たとえ１mmだけ被検体に対する超音波パルスの入射位置
が変化すると、位相を含めて大きく変化する。

【００４５】このため、入射位置が微小位置づづ異なる
多数の超音波パルスを入射することによって得られる各
エコー信号を加算平均することによって、これらの疑似
エコーを大幅に抑制できる。なお、欠陥エコーは超音波
パルスの入射位置が変化したとしてもその波形はほとん
ど変化しない。その結果、欠陥エコーが残り、疑似エコ
ーが小さくなり、欠陥エコーのＳ／Ｎが上昇する。

【００４６】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。第１図は実施例の信号処理装置が組込まれた超音波
探傷装置全体を示すブロック図である。図２５に示す従
来の超音波探傷装置と同一部分には同一符号が付してあ
る。したがって、重複する部分の詳細説明は省略されて
いる。

【００４７】クロック信号発生回路１０は、例えば、周
波数ｆ_S ＝２５ＭHZのクロック信号ｄを出力する。クロ
ック信号発生回路１０から出力されたクロック信号ｄは
超音波送受信部１へ印加される。また、このクロック信
号ｄは、Ａ／Ｄ変換器１１，ＦＩＦＯ型レジスタ１２，
遅延回路１３，書込時間カウンタ１４，読出時間カウン
タ１５，分周器１６へも送出される。

【００４８】超音波送受信部１は入力されたクロック信
号ｄを分周して一定周期Ｔ₀ 毎にパルス信号を、被検体
２に直接または水等の遅延材を介して取付けられた探触
子３へ送出する。探触子３は受信したパルス信号を超音
波パルスａに変換して被検体２へ印加する。被検体２内
へ印加された超音波パルスａは被検体２の底面２ａで反
射して再度探触子３で受波される。探触子３は反射波を
電気信号に変換して超音波送受信部１へ送出する。超音
波送受信部１は受信した電気信号を増幅してエコー信号
ｂとしてＡ／Ｄ変換器１１へ送出する。

【００４９】Ａ／Ｄ変換器１１はクロック信号ｄの周波
数をサンプリング周波数ｆ_S として用いて、入力された
エコー信号ｂを例えばｎビットのデジタル信号に変換す
る。デジタル信号に変換されたエコー信号ｂ₁ は次のＦ
ＩＦＯ型レジスタ１２のデータ入力端子Ｄ₁ へ印加され
る。

【００５０】一方、超音波送受信部１はパルス信号を探
触子３へ送出するタイミングに同期してトリガ信号ｃを
遅延回路１３へ送出する。遅延回路１３は、一種のカウ
ンタで構成されており、トリガ信号ｃが入力するとクロ
ック信号ｄを用いて予め設定された遅延時間Ｔ_D の計時
を開始し、遅延時間Ｔ_D の計時が終了すると起動信号ｅ
を書込時間カウンタ１４へ送出する。

【００５１】なお、この遅延時間Ｔ_D は、探触子３と被
検体２との間に水やその他の遅延材が介挿された場合
に、エコー信号ｂの測定開始時間を遅らせるために設け
ている。実施例装置においては、探触子３と被検体２と
の距離を水中１００ｍｍとしており、被検体２からの反
射波を捉えるため Ｔ_D ＝２×１００ｍｍ／１４８０ｍ／ｓ＝１３５μｓ に設定している。なお、音波の水中速度を１４８０ｍ／
ｓとしている。

【００５２】書込時間カウンタ１４は起動信号ｅが入力
されると、図３に示すように、ＦＩＦＯ型レジスタ１２
の書込制御端子へ書込許可信号ｇを送出する。そして、
予め定められた測定期間Ｔ_M が終了すると、前記書込許
可信号ｇを解除する。なお、書込許可信号ｇは次の読出
時間カウンタ１５へも送出される。

【００５３】読出時間カウンタ１５は、前記書込許可信
号ｇの立下りタイミングに同期して、ＦＩＦＯ型レジス
タ１２の読出制御端子へ読出許可信号ｈを送出する。そ
して、予め定められた読出期間Ｔ_R が終了すると、前記
読出許可信号ｈを解除する。なお、読出許可信号ｈは同
期加算平均フィルタ１７へも送出される。なお、この実
施例においては、読出期間Ｔ_R は測定期間Ｔ_M の５倍の
値に設定されている。そして、前記測定期間Ｔ_M 内には
Ｎ_M （＝１０２４）個のサンプリングデータが含まれ
る。

【００５４】一方、分周器１６は入力したクロック信号
ｄの周波数ｆ_S （＝２５ＭHz）を１／５（Ｎ＝５）に分
周して分周クロック信号ｄ₁ （周波数ｆ_R ＝５ＭHz) と
して、ＦＩＦＯ型レジスタ１２およびデジタルフィルタ
１８，同期加算平均フィルタ１７へ印加する。

【００５５】ＦＩＦＯ型レジスタ１２は、書込許可信号
ｇがＨレベル期間（測定期間Ｔ_M ）にデータ入力端子Ｄ
₁ へ入力されてくるｎビットの各サンプリングデータを
クロック信号ｄの周波数（サンプリング周波数）に等し
い書込周波数ｆ_W でもって順次記憶していく。この実施
例においては、合計１０２４個のサンプリングデータが
書込まれる。そして、読出許可信号ｈがＨレベル期間
（読出期間Ｔ_R ）に記憶されている各サンプリングデー
タを分周クロック信号ｄ₁ の周波数に等しい読出周波数
ｆ_R でもってデータ出力端子Ｄ₂ から順次出力する。読
出周波数ｆ_R でもって順次読出されたデジタルのエコー
信号ｂ₂ は次のデジタルフィルタ１８へ入力される。

【００５６】デジタルフィルタ１８は、例えば図２に示
すような、分周クロック信号ｄ₁ の周波数（ｆ_R ＝５Ｍ
Hz）で動作する１２８次のＦＩＲデジタルフィルタで構
成されている。すなわち、このＦＩＲデジタルフィルタ
は、１２８個の乗算器１８ａと，１２８個の加算器１８
ｂと、１２８個の遅延器１８ｃとで構成されている。な
お、Ｃ₁ 〜Ｃ₁₂₈ は係数である。また、各遅延器１８ｃ
は、分周クロック信号ｄ₁ の周期Ｔ₁ に相当する２００
ｎｓの遅延を行う。そして、このＦＩＲデジタルフィル
タは順次入力される合計１０２４個の入力データｘ（ｋ
Ｔ₁ ）に対して(2) 式で示される積和演算を実施して、
出力データｙ（ｋＴ₁ ）を得る。

【００５７】

【数１】 なお、この(2) 式に示される周波数弁別処理演算は当然
前記周期Ｔ₁ （＝200ns）内に行われる。

【００５８】デジタルフィルタ１８でもって(2) 式に示
される周波数弁別処理演算が実施されたデジタルのエコ
ー信号ｂ₃ は次の同期加算平均フィルタ１７へ入力され
る。同期加算平均フィルタ１７は、デジタルフィルタ１
８から順次出力される(2)式で示されるエコー信号ｂ₃
を構成する１０２４個の各データに対して、超音波パル
スａの繰り返し周期Ｔ₀ 毎の平均を算出する。具体的に
は、読出時間カウンタ１５からの読出許可信号ｈの立上
がりに同期して、次の周期にデジタルフィルタ１８から
出力される同一タイミング位置の過去予め定められた規
定回数分の各データの加算平均を算出して新たな平均化
エコー信号ｂ₄ として次の欠陥判定部１９へ送出する。

【００５９】欠陥判定部１９において、入力された平均
化エコー信号ｂ₄ はＤ／Ａ変換器１９ａでもってアナロ
グのエコー信号ｂ₅ へ変換される。エコー信号ｂ₅ は比
較器１９ｂによって、予め定められた閥値Ｖ_S と比較さ
れ、この閥値Ｖ_S を越えるエコーが存在すると、欠陥信
号ｋを次の表示部２０へ送出する。また、アナログのエ
コー信号ｂ₅ も表示部２０へ送出される。表示部２０
は、エコー信号ｂ₅ および欠陥の有無情報を表示する。

【００６０】このように構成された超音波探傷装置の信
号処理装置の動作を図３に示すタイムチャートを用いて
説明する。超音波パルスａの送波に同期して、トリガ信
号ｃが出力される。そして、エコー信号ｂが超音波送受
信部１から出力される。エコー信号ｂはＡ／Ｄ変換器１
１でデジタルのエコー信号ｂ₁ へ変換される。トリガ信
号ｃ出力から水等の遅延材に起因する遅延時間Ｔ_D 経過
後に、書込許可信号ｇが立上がり、Ａ／Ｄ変換器１１か
ら出力されたデジタルのエコー信号ｂ₁ の１０２４個の
サンプリングデータがＦＩＦＯ型レジスタ１２へ書込ま
れる。この１０２４（＝Ｎ_M ）個のサンプリングデータ
を書込むために所要時間、すなわち測定期間Ｔ_M は、Ａ
／Ｄ変換器１１の２５ＭHzのサンプリング周波数ｆ_S と
同じ周波数で書込むので、１個のデータに対して４０ｎ
ｓとなり、全部で４０．９６μｓである。

【００６１】書込みが終了すると、読出許可信号ｈが立
上がり、ＦＩＦＯ型レジスタ１２に記憶されている１０
２４個のサンプリングデータが順次読出される。５ＭHz
の読出周波数ｆ_R で読出されるので、読出には書込み所
要時間に対して５倍の時間を要する。したがって、読出
時間Ｔ_R は40.49 ×５＝203 μｓである。例えば、図４
（ａ）に示すエコー信号波形の場合、読出すと、図４
（ｂ）に示すように、時間軸が５倍に拡大される。

【００６２】次に、デジタルフィルタ１８の演算時間に
ついて考える。分周器１６でクロック信号ｄ₁ の周波数
ｆ_R が先のサンプリング周波数ｆ_S の１／５の５ＭHzで
あるので、サンプリングデータの読出間隔が200 ｎｓと
なり、超音波パルスａの１つの繰り返し周期Ｔ₀ におけ
るエコー信号ｂ₂ に対する演算時間は１０２４×２００
ｎｓ＝２０４．８μｓである。

【００６３】次に、同期加算平均フィルタ１７の演算時
間について考える。この同期加算平均フィルタ１７はデ
ジタルフィルタ１８から出力信号として有効なデジタル
信号が出力され始める１２８×２００ｎｓ＝２５．６μ
ｓ後に演算を開始する。そして演算時間はデジタルフィ
ルタ１８から出力されるデータの出力間隔が２００ｎｓ
なので２０４．８μｓとなる。

【００６４】なお、欠陥判定部１９はアナログ回路で構
成されているので、判定に要する時間はほとんど無視で
きる。このように、一つの超音波パルスａに応じて出力
されるエコー信号ｂに対するデジタル信号処理を、オン
ライン探傷処理に必要とされる超音波パルスａの繰り返
し周期Ｔ₀ である０．５ｍｓ以内で十分実施できる。よ
って、特に演算処理速度が高い高性能のコンピュータを
使用する必要がないので、デジタル信号処理を採用する
ことによって超音波探傷装置全体の製造費が大幅に上昇
することはない。

【００６５】また、電気性雑音や材料性雑音が多く含ま
れる高周波のエコー信号ｂに対してデジタルフィルタ処
理演算や同期加算平均フィルタ処理演算を容易に実施で
きるので、材料種類や測定条件に最適なフィルタ条件を
設定することによって、エコー信号に含まれる雑音成分
を効果的に除去でき、超音波探傷装置の欠陥検出精度を
大幅に向上できる。

【００６６】図５は本発明の他の実施例に係わる超音波
探傷装置の信号処理装置の概略構成を示すブロック図で
ある。図１の実施例と同一部分には同一符号が付してあ
る。したがって、重複する部分の詳細説明は省略されて
いる。

【００６７】この実施例においては、読出時間カウンタ
１５ａのクロック端子に分周器１６で１／５に分周され
たクロック信号ｄ₁ が入力されている。このような読出
時間カウンタ１５ａにおいても、図３で示す読出時間Ｔ
_R を計時するので、図１の実施例とほぼ同様の効果を得
ることが可能である。

【００６８】図６は本発明の他の実施例に係わる超音波
探傷装置の信号処理装置の概略構成を示すブロック図で
ある。図１の実施例と同一部分には同一符号が付してあ
る。したがって、重複する部分の詳細説明は省略されて
いる。

【００６９】この実施例においては、書込時間カウンタ
１４から出力される書込許可信号ｇはＦＩＦＯ型レジス
タ１２へ送出されるのみで、読出時間カウンタ１５ｃへ
は入力されない。そして、読出時間カウンタ１５ｃに
は、超音波送受信部１から出力されるトリガ信号ｃが入
力されている。この読出時間カウンタ１５ｃは、トリガ
信号ｃが入力すると、図３に示す遅延時間Ｔ_R と測定期
間Ｔ_M を加算した待ち時間（Ｔ_R ＋Ｔ_M ）の計時を開始
し、この待ち時間（Ｔ_R ＋Ｔ_M ）の計時が終了した時点
で、読出許可信号ｈをＨレベルに設定する。そして、読
出時間Ｔ_R の計時が終了すると、このＨレベルの読出許
可信号ｈをＬレベルに解除する。

【００７０】したがって、読出時間カウンタ１５ｃは図
３で示す読出時間Ｔ_R を計時するので、図１の実施例と
ほぼ同様の効果を得ることが可能である。図７は本発明
の他の実施例に係わる超音波探傷装置の信号処理装置の
概略構成を示すブロック図である。図１の実施例と同一
部分には同一符号が付してある。したがって、重複する
部分の詳細説明は省略されている。

【００７１】この実施例においては、遅延回路１３ｄが
計時する遅延時間Ｔ_D 、書込時間カウンタ１４ｄが計時
する測定期間Ｔ_M および読出時間カウンタ１５ｄが計時
する読出時間Ｔ_R を外部の時間設定部２１によって任意
に設定変更可能としている。

【００７２】すなわち、超音波探傷装置が探傷する被検
体２の種類は様々である。したがって、被検体２の形状
によっては、特に探傷したい範囲を表面から浅い部分
や、深い部分等のように指定する必要が生じる場合があ
る。また、被検体２の厚みも大きく変化する。このよう
に探傷範囲を変更したり、探傷範囲を拡大・縮小する
と、エコー信号ｂにおける測定期間Ｔ_M の位置を移動し
たり、測定期間Ｔ_M を延長または短縮する必要がある。
このような場合には、時間設定部２１によって、遅延時
間Ｔ_D ，測定期間Ｔ_M および読出時間Ｔ_R を最適値に設
定する。したがって、この信号処理装置が組込まれた超
音波探傷装置の適用範囲を大幅に広げることができる。

【００７３】図８は本発明のさらに別の実施例に係わる
超音波探傷装置の信号処理装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。図７の実施例と同一部分には同一符号が付
してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略
されている。

【００７４】この実施例においては、超音波送受信部１
から出力されるエコー信号ｂの信号路に沿って、Ａ／変
換器１１，第１のＦＩＦＯ型レジスタ１２ａ，デジタル
フィルタ１８，第２のＦＩＦＯ型レジスタ１２ｂ，Ｄ／
Ａ変換器２２，及び外部の欠陥判定部２３が配設されて
いる。

【００７５】クロック信号発生回路１０から出力される
サンプリング周波数ｆ_S を有するクロック信号ｄは、Ａ
ＮＤゲート１４ｅを介して第１のＦＩＦＯ型レジスタ１
２ａの書込クロック端子へ印加されると共に、ＡＮＤゲ
ート２４ａを介して第２のＦＩＦＯ型レジスタ１２ｂの
読出クロック端子へ印加される。さらに、クロック信号
ｄはＤ／Ａ変換器２２のクロック端子へ印加される。

【００７６】また、分周器１６から出力される周波数ｆ
_R （＝ｆ_S ／５）を有する分周クロック信号ｄ₁ は、Ａ
ＮＤゲート１５ｂを介して第１のＦＩＦＯ型レジスタ１
２ａの読出クロック端子及び第２のＦＩＦＯ型レジスタ
１２ｂの書込クロック端子へ印加されると共に、デジタ
ルフィルタ１８のクロック端子へ印加される。

【００７７】遅延回路１３ｄから出力される起動信号ｅ
は書込時間カウンタ１４ｄ及び処理時間カウンタ１５ａ
へ印加される。書込時間カウンタ１４ｄは、図９のタイ
ムチャートに示すように、測定期間（Ａ／Ｄ変換時間）
Ｔ_M だけＨレベルの書込許可信号ｇをＡＮＤゲート１４
ｅへ印加する。その結果、第１のＦＩＦＯ型レジスタ１
２ａは、測定期間（Ａ／Ｄ変換時間）Ｔ_M だけＡ／Ｄ変
換器１１から出力されたデジタルのエコー信号ｂ₁ の各
サンプリングデータをサンプリング周波数ｆ_Sと同一の
書込周波数で順番に取込んで記憶する。

【００７８】また、処理時間カウンタ１５ａは時間設定
部２１にて設定された読出時間（信号処理時間）Ｔ_R だ
けＨレベルの読出許可信号ｈをＡＮＤゲート１５ｂへ印
加する。その結果、第１のＦＩＦＯ型レジスタ１２ａ
は、読出時間（信号処理時間）Ｔ_R だけ記憶した各デー
タをサンプリング周波数ｆ_S の１／５の読出周波数ｆ_R
で順番に読出して、デジタルのエコー信号ｂ₂ として、
デシタルフィルタ１８へ送出する。

【００７９】デジタルフィルタ１８は、読出周波数ｆ_R
に対応する速度で順次入力されるエコー信号ｂ₂ に対し
てリアルタイムで前述した周波数弁別処理を実施して、
雑音成分が除去されたエコー信号ｂ₃ を第２のＦＩＦＯ
型レジスタ１２ｂへ送出する。

【００８０】処理時間カウンタ１５ａから出力された第
１のＦＩＦＯ型レジスタ１２ａに対する読出許可信号ｈ
はＡＮＤゲート１５ｂの他に第２のＦＩＦＯ型レジスタ
１２ｂの読出時間カウンタ２４へ印加される。読出時間
カウンタ２４はこの第１のＦＩＦＯ型レジスタ１２ａに
対する読出許可信号ｈがＨレベルからＬレベルへの立下
り時刻から時間設定部２１にて設定された読出時間（計
測時間）Ｔ_M だけＨレベルとなる読出許可信号ｍをＡＮ
Ｄゲート２４ａへ印加する。

【００８１】したがって、第２のＦＩＦＯ型レジスタ１
２ｂは、図９に示すように、第１のＦＩＦＯレジスタ１
２ａのエコー信号ｂ₂ の読出開始時刻に同期して、デジ
タルフィルタ１８から出力されるエコー信号ｂ₃ の各デ
ータを、第１のＦＩＦＯレジスタ１２ａの読出周波数ｆ
_R に等しい書込周波数で順番に取込んで記憶する。そし
て、信号処理時間（読出時間）Ｔ_R が終了してエコー信
号ｂ₃ の全部のデータが格納されると、第２のＦＩＦＯ
型レジスタ１２ｂは、この記憶された各データを元のサ
ンプリング周波数ｆ_S に等しい５倍の読出周波数でもっ
て読出して、エコー信号ｂ₆ として次のＤ／Ａ変換器２
２へ印加する。

【００８２】Ｄ／Ａ変換器２２は、サンプリング周波数
ｆ_S でエコー信号ｂ₆ の各データを取込んでアナログの
エコー信号ｂ₇ へ変換して、外部の欠陥判定部２３へ送
出する。

【００８３】図９は、図８に示した実施例装置の動作を
示すタイムチャートである。図示するように、トリガ信
号ｃに同期して遅延回路１３ｄが遅延時間Ｔ_D を計時
し、その後、書込時間（測定期間）Ｔ_M 及び信号処理時
間（読出時間）Ｔ_R の計時が開始される。信号処理時間
（読出時間）Ｔ_R が終了すると第２のＦＩＦＯ型レジス
タ１２ｂに対する読出時間Ｔ_M が開始する。

【００８４】このように構成された超音波探傷装置の信
号処理装置であれば、デジタルフィルタ１８において入
力エコー信号に対する周波数弁別処理を実施している期
間のみ、エコー信号の時間軸を２５ＭHzから５ＭHzの５
倍に拡大している。そして、デジタルフィルタ１８にお
ける周波数弁別処理が終了すると元の時間軸に戻して、
アナログのエコー信号ｂ₇ に変換している。

【００８５】アナログのエコー信号ｂ₇ に対する欠陥判
定処理は、エコー信号における欠陥事象がたとえ２５Ｍ
Hz程度の高い周波数であっても十分対処できる。したが
って、このアナログのエコー信号ｂ₇ を一般の超音波探
傷器に印加することによって簡単に被検体２に対する探
傷を実施できる。

【００８６】この場合、エコー信号ｂ₇ の雑音成分はデ
ジタルフィルタ１８で大幅に抑制されているので、一般
の超音波探傷器においても欠陥を精度よく検出できる。
図１０は本発明のさらに別の実施例に係わる超音波探傷
装置の信号処理装置の概略構成を示すブロック図であ
る。図８の実施例と同一部分には同一符号が付してあ
る。したがって、重複する部分の詳細説明は省略されて
いる。

【００８７】この実施例においては、デジタルフィルタ
１８ａとして、第１のＦＩＦＯ型レジスタ１２ａから出
力されるエコー信号ｂ₂ の全部のデータを一旦内部に格
納した後、この全部のデータを用いて周波数弁別処理を
行い、処理終了後にその処理結果をデシタルのエコー信
号ｂ₆ として出力するフィルタを用いている。

【００８８】したがって、時間設定部２１ａは、遅延時
間Ｔ_D ，書込時間（測定期間）Ｔ_M，読出時間Ｔ_R の他
に、デジタルフィルタ１８ａにおける周波数弁別処理に
必要なデータ処理時間Ｔ_P を設定する。

【００８９】第１のＦＩＦＯ型レジスタ１２ａに対する
読出時間カウンタ１５ａの読出許可信号ｈはＡＮＤゲー
ト１５ｂへ印加されると共に、データ処理時間カウンタ
２６へ印加される。データ処理時間カウンタ２６は、図
１１のタイムチャートに示すように、読出許可信号ｈの
立下りに同期して、時間設定部２１ａにて設定されたデ
ータ処理時間Ｔ_P の計時を開始し、Ｈレベルのデータ処
理時間信号ｏを出力する。

【００９０】データ処理時間Ｔ_P が終了すると、データ
処理時間信号ｏがＬレベルへ立下り、次の書込時間カウ
ンタ２６ｂが前記読出時間Ｔ_R に相当する時間だけＨレ
ベルが継続する書込許可信号ｎをＡＮＤゲート２６ｂへ
印加すると共に、第２ののＦＩＦＯ型レジスタ１２ｂの
読出時間カウンタ２４へ印加する。

【００９１】したがって、第２のＦＩＦＯ型レジスタ１
２ｂは図１１のタイムチャートに示すように、デジタル
フィルタ１８ａにおけるデータ処理時間Ｔ_P が終了した
時点で、このデジタルフィルタ１８ａから出力されるエ
コー信号ｂ₃ の各データをサンプリング周波数ｆ_S の１
／５の周波数ｆ_R で書込んでいく。そして、全部のデー
タの書込処理が終了した時点で、元の速いサンプリング
周波数ｆ_S でデータを順次読出して、エコー信号ｂ₆ と
して次のＤ／Ａ変換器２２へ印加する。

【００９２】このように構成された超音波探傷装置の信
号処理装置においても、デジタルフィルタ１８ａにおい
て周波数弁別処理されたエコー信号ｂ₃ を第２のＦＩＦ
Ｏ型レジスタ１２ｂを用いることによって、元の時間軸
を有したエコー信号ｂ₆ に戻すことができるので、図８
に示した実施例とほぼ同じ効果を得ることができる。

【００９３】さらに、この実施例においては、時間設定
部２１ａのデータ処理時間Ｔ_R を変更することによっ
て、デジタルフィルタ１８ａにおける周波数弁別処理内
容を任意に変更できる。

【００９４】図１２は本発明のさらに別の実施例に係わ
る超音波探傷装置の信号処理装置の概略構成を示すブロ
ック図である。図８の実施例と同一部分には同一符号が
付してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省
略されている。

【００９５】この実施例においては、図８に示す超音波
送受信部１から出力されるエコー信号の信号路に挿入さ
れたＡ／Ｄ変換器１１，第１のＦＩＦ０型レジスタ１２
ａ，デジタルフィルタ１８，第２のＦＩＦＯ型レジスタ
１２ｂ，Ｄ／Ａ変換器２２のうち、第１のＦＩＦ０型レ
ジスタ１２ａ，デジタルフィルタ１８，第２のＦＩＦＯ
型レジスタ１２ｂからなる信号記憶処理回路に対して、
第３のＦＩＦ０型レジスタ１２ａａ，デジタルフィルタ
１８ｂ，第４のＦＩＦＯ型レジスタ１２ｂｂからなる別
の信号記憶処理回路が並列接続されている。

【００９６】そして、時間設定部２１ｂにおいて、上段
の信号記憶処理回路の第１，第２のＦＩＦＯ型レジスタ
１２ａ，１２ｂに対する遅延時間Ｔ_D ，書込時間（計測
時間）Ｔ_M ，読出（処理時間）Ｔ_R に対して、下段の信
号記憶処理回路の第１，第２のＦＩＦＯ型レジスタ１２
ａａ，１２ｂｂに対する遅延時間Ｔ_DD，書込時間（計測
時間）Ｔ_MM，読出（処理時間）Ｔ_RRが個別に設定可能で
ある。

【００９７】したがって、図１３のタイムチャートに示
すように、下段の信号記憶処理回路の遅延時間Ｔ_DDを、
上段の信号記憶処理回路の遅延時間Ｔ_D に書込時間（計
測時間）Ｔ_M を加算した時間（Ｔ_D ＋Ｔ_M ）以上に設定
することによって、エコー信号ｂ上における互いに異な
る時間位置における複数の欠陥エコー５ａ，５ｂをそれ
ぞれ個別に抽出して、デジタルフィルタ１８，１８ｂを
用いた周波数弁別処理が実施可能である。そして、デジ
タル信号処理された各エコー信号ｂ₆ ，ｂ₆₆を合成して
Ｄ／Ａ変換器２２で元の一つのアナログのエコー信号ｂ
₇ を得ることができる。

【００９８】このように構成することによって、図８の
実施例とほぼ同様の効果が得られるのみならず、Ａ／Ｄ
変換器１１及びＤ／Ａ変換器２２がそれぞれ１台で、複
数の欠陥エコー５ａ，５ｂを解析できる。

【００９９】また、エコー信号ｂ上の各欠陥エコー５
ａ，５ｂに対する計測時間（書込時間）Ｔ_M ，Ｔ_MMをそ
れぞれ欠陥の規模，種類の応じて最適時間幅に設定でき
る。図１４は、本発明のさらに別の実施例に係わる超音
波探傷装置の信号処理装置の概略構成を示すブロック図
である。図８の実施例と同一部分には同一符号が付して
ある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略され
ている。

【０１００】この実施例においては、図８に示す実施例
装置におけるデジタルフィルタ１８が同期加算平均回路
２７に置き換えられている。この同期加算平均回路２７
は第１のＦＩＦＯ型レジスタ１２ａから超音波パルスａ
の出力周期Ｔ₀ 経過する毎に出力されるデジタルのエコ
ー信号ｂ₂ を複数周期（Ｎａ回）に亘って平均化する機
能を有する。そして、Ｎａ個のエコー信号ｂ₂ の平均化
された、デジタルのエコー信号ｂ₈ が次の第２のＦＩＦ
Ｏ型レジスタ１２ｂへ入力される。

【０１０１】同期加算平均回路２７は分周器１６から出
力された周波数ｆ_R の分周クロック信号ｄ₁ にてエコー
信号ｂ₂ の加算平均処理を実行する。図１５は同期加算
平均回路２７の概略構成を示すブロック図である。第１
のＦＩＦＯ型レジスタ１２ａから分周クロック信号ｄ₁
の周波数ｆ_R と同一の読出周波数ｆ_R で順次読出される
エコー信号ｂ₂ を構成するＮ_M （＝１０２４）個の８ビ
ット（ｎ＝８）構成の各データは第１の信号メモリ２８
へ書込まれると共に、デジタル加算処理を行う加算器２
９に入力される。

【０１０２】第１の信号メモリ２８は、図示するよう
に、エコー信号ｂ₂ を記憶する２５６個の領域２８ａが
形成されている。したがって、各領域２８ａはＮ_M （＝
１０２４）個のアドレスを有し、各アドレスには８ビッ
トの各データが記憶可能である。この第１の信号メモリ
２８に対する前記エコー信号ｂ₂ を構成する各データの
書込アドレスＷＡ₁ は第１の書込アドレスカウンタ３０
ａで指定される。また、このこの第１の信号メモリ２８
に記憶されているエコー信号ｂ₂ を読出す場合の読出ア
ドレスＲＡ₁ は第１の読出アドレスカウンタ３０ｂで指
定される。各カウンタ３０ａ，３０ｂは前記分周クロッ
ク信号ｄ₁ で駆動される。

【０１０３】さらに、第１の読出読出アドレスカウンタ
３０ｂの読出アドレスＲＡ₁ は第１の書込アドレスカウ
ンタ３０ａの書込アドレスＷＡ₁ に対して領域２８ａの
平均回数Ｎａ倍だけ遅れた（小さい）値になるように初
期設定されている。

【０１０４】 ＲＡ₁ ＝ＷＡ₁ −Ｎ_M ・Ｎａ ＝ＷＡ₁ −１０２４・Ｎａ …(3) すなわち、入力された各エコー信号ｂ₂ の各データは分
周クロック信号ｄ₁ に同期して増加する書込アドレスＷ
Ａ₁ の指定する各アドレスに順番に格納されていく。同
時に、Ｎａ回前にこの第１の信号メモリ２８に記憶され
たエコー信号ｂ₂ の同一波形位置の各データがこの書込
動作に同期して読出される。

【０１０５】なお、書込アドレスＷＡ₁ 及び読出アドレ
スＲＡ₁ は第１の信号メモリ２８の最終アドレスまで達
すると、先頭のアドレスに戻る。この第１の信号メモリ
２８から読出されたＮａ回前のエコー信号ｂ₂ の各デー
タは次のデジタル減算処理を行う減算器３１に入力され
る。

【０１０６】また、第２の信号メモリ３２は加算された
１個のエコー信号ｂ、すなわち加算エコー信号ｂ₈₈を構
成する記憶するためのＮ_M （＝１０２４）個のアドレス
を有し、各アドレスには１６ビットの各テータが記憶可
能である。この第２の信号メモリ３２には、前記減算器
３１から出力された加算エコー信号の各データが順次書
込まれる。さらに、この第２の信号メモリ３２から読出
された加算エコー信号ｂ₈₈は前記加算器２９へ入力され
る。

【０１０７】減算器３１からの加算エコー信号の各デー
タの書込アドレスＷＡ₂ は第２の書込アドレスカウンタ
３３ａで指定される。また、加算器２９へ送出する加算
エコー信号ｂ₈₈の各データの読出アドレスＲＡ₂ は第２
の読出アドレスカウンタ３３ｂで指定される。各カウン
タ３０ａ，３０ｂは前記分周クロック信号ｄ₁ で駆動さ
れる。さらに、分周クロック信号ｄ₁ に同期して、前記
４個の各アドレスカウンタ３０ａ．３０ｂ．３３ａ．３
３ｂがエコー信号の波形信号上における同一位置、すな
わち各領域２８ａ及び第１の信号メモリ３２内の１〜１
０２４のなかの同一アドレスを指定するように初期設定
されている。

【０１０８】加算器２９は第２の信号メモリ３２から読
出された加算エコー信号ｂ₈₈を構成する１６ビット構成
の各データと、入力されたエコー信号ｂ₂ を構成する８
ビット構成の各データとを加算して、それぞれ１６ビッ
ト構成のデータからなる加算エコー信号を減算器３１へ
送出する。

【０１０９】減算器３１は、加算器２９から入力された
加算エコー信号の１６ビット構成の各データから第１の
信号メモリ２８から読出されたエコー信号の８ビット構
成の各データを減算する。そして、減算された１６ビッ
ト構成のデータからなる加算エコー信号を第２の信号メ
モリ３２へ送出すると共に、除算器３４へ送出する。

【０１１０】除算器３４は、例えばビットシフターで構
成されており、加算エコー信号を平均回数Ｎａで除算し
て、平均化されたエコー信号ｄ₈ として図１４の第２の
ＦＩＦＯ型レジスタ１２ｂへ送出する。

【０１１１】このように構成された同期加算平均回路２
７の動作を説明する。最初、エコー信号ｂ₂ が全く入力
していない初期状態においては、第１の信号メモリ２８
の各領域２８ａ及び第２の信号メモリ３２には全くエコ
ー信号の各データは記憶されていない。

【０１１２】そして、第１のＦＩＦＯ型レジスタ１２ａ
から第１回目のエコー信号ｂ₂ が入力すると、第１の信
号メモリ２８の先頭の領域２８ａに記憶される。同時
に、第２の信号メモリ３２に記憶される。すなわち、最
初は第２の信号メモリ３２及び第１の信号メモリ２８の
読出アドレスＲＡ₁ が指定する領域２８ａの各アドレス
には何も記憶されていないので、入力したエコー信号ｂ
₂ は加算器２９及び減算器３１を素通りして第２の信号
メモリ３２に格納される。

【０１１３】第２回目のエコー信号ｂ₂ が入力すると、
加算器２９は今回のエコー信号と前回（１回目）のエコ
ー信号とを加算して、加算エコー信号を作成する。しか
し、平均回数Ｎａ＞２の場合は、まだ、第１の信号メモ
リ２８の読出アドレスＲＡ₁が指定する領域２８ａの各
アドレスに何も記憶されていないので、加算エコー信号
は減算器３１を素通りして第２の信号メモリ３２に格納
される。

【０１１４】このように、平均回数Ｎａ個のエコー信号
ｂ₂ が入力されるまでは、第２の信号メモリ３２にエコ
ー信号が順次加算されていく。そして、平均回数Ｎａ以
上のエコー信号ｂ₂ が入力されると、新規に入力したエ
コー信号ｂ₂ からＮａ個前に入力したエコー信号が読出
されて減算器３１へ送出される。

【０１１５】すなわち、第２の信号メモリ３２に記憶さ
れている加算エコー信号ｂ₈₈は新規のエコー信号ｂ₂ が
入力されると、この新規のエコー信号ｂ₂ が加算され、
Ｎａ個前のエコー信号ｂ₂ が減算される。したがって、
第２の信号メモリ３２は常時最新のＮａ個のエコー信号
を加算した加算エコー信号ｂ₈₈を記憶する。

【０１１６】よって、除算器３４からは、最新のＮａ個
のエコー信号を平均化したエコー信号ｂ₈ が出力され
る。このように構成された超音波探傷装置の信号処理装
置においては、前述したように、各エコー信号ｂ₂ に含
まれる各雑音成分はそれぞれ位相がランダムであるの
で、多数のエコー信号を加算平均することによって、各
雑音成分が相殺されて、全体としての雑音成分は低下
し、エコー信号に含まれる欠陥エコーのＳ／Ｎが上昇す
る。

【０１１７】また、エコー信号の両側波形のデータに対
する同期平均とすることができるので、エコー信号を包
絡線検波した後の片側信号波形を同期平均する手法に比
較して、雑音低減効果を大きくできる。

【０１１８】さらに、平均回数Ｎａを第１の書込アドレ
スカウンタ３０ａ及び第１の読出アドレスカウンタ３０
ｂのカウント値ＷＡ₁ ，ＲＡ₁ の関係を適宜設定するこ
とによって簡単に変更できる。

【０１１９】また、多数のエコー信号を平均化すること
によって、突発的な大きな雑音を抑制できる。すなわ
ち、超音波パルスａは１秒間に1000回以上入射されてい
るので、目視で観察している限りにおいては、たとえ閥
値を越える突発的な大きな雑音が入力したとしても人間
は識別できない。

【０１２０】しかし、オンライン探傷装置においては、
各超音波パルスａ毎に、エコー信号ｂの信号レベルと閥
値とを比較して、欠陥の有無を判定している。したがっ
て、たとえ突発的な雑音であっても、欠陥有りと判断さ
れる。

【０１２１】そこで、エコー信号を平均化することによ
って、上述した通常の雑音の他に、この閥値を越える突
発的な雑音のレベルを１／Ｎａに低減でき、この突発的
な雑音を欠陥と誤判定することを未然に防止できる。よ
って、装置全体の信頼性をさらに向上できる。

【０１２２】図１６は平均回数Ｎａを４に設定した場合
における、同期加算平均回路２７へ入力前の各エコー信
号波形と、同期加算平均回路２７にて平均化されたエコ
ー信号波形との比較を示す実測図である、図示するよう
に、平均化されたエコー信号における欠陥エコー（Ｆエ
コー）のＳ／Ｎが大幅に向上していることが理解でき
る。

【０１２３】図１７は、平均回数Ｎａとエコー信号にお
ける欠陥エコーのＳ／Ｎの向上度（ｄＢ）との関係を示
す図である。平均回数Ｎａが増加すると、Ｓ／Ｎが大幅
に向上することが理解できる。

【０１２４】図１８は本発明の他の実施例に係わる超音
波探傷装置の信号処理装置の要部を取出して示す模式図
である。なお、超音波送受信部１以降のエコー信号ｂに
対する信号処理部は図１４に示す実施例と同じてある。

【０１２５】この実施例においては、被検体２ａは例え
ば製造工場における検査ラインを各搬送ローラ３５ａ，
３５ｂ，３６ａ，３６ｂでもって一定方向に速度Ｖで搬
送されている。そして、探触子３は水３７が封入された
支持機構３８によって、被検体２ａに非接触に設けられ
ている。

【０１２６】そして、この実施例においては、超音波パ
ルスａの被検体２ａに対する入射周期Ｔ₀ と前記被検体
２ａの移動速度Ｖとを調整して、被検体２ａの進行方向
に対して、例えば１mm間隔のそれぞれ異なる位置に各超
音波パルスａが入射される。各超音波パルスａにて得ら
れる各エコー信号ｂ₂ は同期加算平均化回路２７で平均
化される。

【０１２７】このように構成された超音波探傷装置の信
号処理装置においては、同期加算平均回路２７へ順次入
力されるＮａ個の各エコー信号ｄ₂ はそれぞれ１mmずつ
異なる位置のエコー信号となる。各エコー信号ｂには、
図１９に示すように、反射エコー（Ｓエコー）の広がり
や林状エコーに起因する疑似エコーが多く含まれる。

【０１２８】この各疑似エコーは超音波パルスａの被検
体２ａに対する入射位置を微小位置変化させると位相を
含めて大きく変化する。よって、多数のエコー信号を加
算平均することによって、エコー信号に含まれる疑似エ
コーを低減できる。

【０１２９】図２１は図１９に示すエコー信号を入射位
置を微小距離づつ移動させたて得られる各エコー信号を
平均化したエコー信号を示す図である。図示するように
表面エコー（Ｓエコー）や欠陥エコー（Ｆエコー）の各
近傍の疑似エコーは大幅に低減されることが理解でき
る。

【０１３０】図２０は、被検体２ａの移動速度Ｖを２．
５ｍ／ｓとし、超音波パルスａの入射周期Ｔ₀ を１ｍｓ
（周波数ｆ₀ ＝１ｋHz）とし、平均回数Ｎａを４に設定
した場合における、同期加算平均化回路２７へ入力され
る４つの各位置Ｐ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ ，Ｐ₄ の各エコー信号
ｂ₂ と、同期加算平均化回路２７から出力された平均化
された１つのエコー信号ｂ₈ との関係を示す図である。
欠陥エコーの近傍に存在してたて林状エコー（疑似エコ
ー）のレベルが大幅に低減したことか理解できる。

【０１３１】図２２は本発明の他の実施例に係わる超音
波探傷装置の信号処理装置の要部を取出して示す模式図
である。この実施例においては、７個の探触子３ａが一
方方向に例えば１mm間隔等の微小間隔で配列されている
（この状態に配列された複数の探触子を一般にアレイ探
触子と称している）。各探触子３ａにはそれぞれ専用の
送信部３９からパルス信号が印加される。そして、７個
の各探触子３ａから出力される各エコー信号はそれぞれ
専用の受信部４０で受信される。

【０１３２】各送信部３９及び各受信部４０にはそれぞ
れ４台つづつのマルチプレクサ４１，４２が接続されて
いる。そして、各マルチプレクサ４１，４２はトリガ回
路４５から例えば１ｍｓ周期のトリガ信号ｃ₁ が入力さ
れるマルチプレクサ制御部４３にて切換制御される。ま
た。各マルチプレクサ４２から出力されるエコー信号は
増幅器４６で合成されて増幅される。増幅器４６で増幅
されたエコー信号ｂは図１４のＡ／Ｄ変換器１１へ入力
される。このＡ／Ｄ変換器１１以降のエコー信号に対す
る信号処理部は図１４に示す信号処理部と同じである。

【０１３３】マルチプレクサ制御部４３は各マルチプレ
クサ４１．４２を次のように切換制御する。トリガ回路
４５から１番目のトリガ信号ｃ₁ が出力されると、１番
目のマルチプレクサ４１は１番目の送信部３９を選択
し、２番目のマルチプレクサ４１は２番目の送信部３９
を選択し、３．４番目の各マルチプレクサ４１はそれぞ
れ３，４番目の各送信部３９を選択する。さらに、１〜
４番目の各マルチプレクサ４２はそれぞれ１〜４番目の
各受信部４０を選択する。

【０１３４】その結果、１〜４番目の各探触子３ａが駆
動され、１〜４番目の各探触子３ａから各エコー信号が
１〜４番目の各受信部４０を介して１〜４番目の各マル
チプレクサ４２へ受信される。１〜４番目の各マルチプ
レクサ４２から出力された４つのエコー信号は増幅器４
６で合成，増幅されて新たなエコー信号ｂとしてＡ／Ｄ
変換器１１へ送出される。

【０１３５】トリガ回路４５から２番目のトリガ信号ｃ
₁ が出力されると、１〜４番目の各マルチプレクサ４１
はそれぞれ２〜５番目の送信部３９を選択し、１〜４番
目の各マルチプレクサ４２はそれぞれ２〜５番目の受信
部４０を選択する。その結果、２番目のトリガ信号ｃ₁
に同期して、増幅器４６から２〜５番目の各探触子３ａ
に対するエコー信号ｂが出力される。

【０１３６】同様に、トリガ回路４５から３番目のトリ
ガ信号ｃ₁ が出力されると、１〜４番目の各マルチプレ
クサ４１はそれぞれ３〜６番目の送信部３９を選択し、
１〜４番目の各マルチプレクサ４２はそれぞれ３〜６番
目の受信部４０を選択する。その結果、３番目のトリガ
信号ｃ₁ に同期して、増幅器４６から３〜６番目の各探
触子３ａに対するエコー信号ｂが出力される。

【０１３７】さらに、トリガ回路４５から４番目のトリ
ガ信号ｃ₁ が出力されると、増幅器４６から４〜７番目
の各探触子３ａに対するエコー信号ｂが出力される。ま
た、トリガ回路４５から５番目のトリガ信号ｃ₁ が出力
されると、増幅器４６から１〜４番目の各探触子３ａに
対するエコー信号ｂが出力される。

【０１３８】すなわち、トリガ信号ｃ₁ が４回出力され
ると、探触子３ａの組合わせが順番に変化していく４種
類のエコー信号ｂが出力される。この４種類のエコー信
号ｂは、実質的に図１８に示す被検体２ａを１mmづつ移
動させることと同様に、超音波パルスａの入射位置を移
動させる効果を有する。したがって、同期加算平均化回
路２７における平均回数Ｎａを４に設定することによっ
て、被検体２を実際に移動させる事なく、エコー信号に
含まれる疑似エコーを低減できる。

【０１３９】なお、各トリガ信号ｃ₁ 毎に選択する探触
子３ａの組合わせは、上述した［１〜４］［２〜５］
［３〜６］［４〜７］の組合わせに限定されるものでは
ない。例えば、探触子３ａを９個用いた場合において
は、［１３５７］［２４６８］［３５７９］のように、
奇数番目また偶数番目のように一つおきに選択してもよ
い。

【０１４０】図２３は本発明のさらに別の実施例に係わ
る超音波探傷装置の信号処理装置の概略構成を示すブロ
ック図である。図１４の実施例と同一部分には同一符号
が付してある。したがって、重複する部分の詳細説明は
省略されている。

【０１４１】この実施例においては、クロック信号発生
回路１０から出力されるクロック信号ｄを分周器４７で
１／ｎ₁ に分周した後、単安定回路４８（１ショットマ
ルチバイブレータＭＵ）でパルス幅を短くしてトリガ信
号ｃに整形して、遅延回路１３ｄ及び超音波送受信部１
へ印加するトリガ発生手段を備えている。

【０１４２】一般に、被検体２に入射される超音波パル
スａの周波数範囲は１０ＭHz以上と非常に広いので、Ａ
／Ｄ変換器１１におけるサンプリング定理を満たすため
にはクロック信号ｄの周波数で示されるサンプリング周
波数ｆ_S は２５ＭHz程度必要である、一方、Ａ／Ｄ変換
器１１の製造費を抑制するためには、少しでも低い周波
数か望ましい。

【０１４３】しかし、単に２５ＭHzのクロック信号ｄで
駆動するのみでは、図２４に示すように、Ａ／Ｄ変換器
１１に印加されるクロック信号ｄと超音波送受信部１か
ら出力されるトリガ信号ｃとが同期していないので、Ａ
／Ｄ変換器１１におけるサンプリングタイミングが最大
４０ｎｓだけ変動する。この変動量（ジッタ）は、同期
加算平均回路２７において、図示するように、各エコー
信号ｂ₂ の各データの採取位置（サンプリング位置）に
おいて、最大４０ｎｓずれることが生じることを意味す
る。

【０１４４】例えば、周波数１０ＭHzの超音波パルスａ
の場合、１周期が１００ｎｓであるので、上述した変動
誤差４０ｎｓはこの周期のほぼ半波長に相当する。した
がって、Ｎａ個のテータ信号ｂ₂ を加算平均した場合
に、雑音成分がうまく相殺されない場合も発生して、最
良のＳ／Ｎを確保できない懸念がある。

【０１４５】そこで、図２３に示すように、一つのクロ
ック信号発生回路１０からＡ／Ｄ変換器１１へサンプリ
ング用のクロック信号ｄを送出すると共に、同一クロッ
ク信号ｄを分周して、トリガ信号ｃとして超音波送受信
部１及び遅延回路１３ｄへ印加している。超音波送受信
部１はこのトリガ信号ｃに同期して探触子３へパルス信
号を送出する。

【０１４６】よって、たとえＡ／Ｄ変換器１１に対する
サンプリング周波数ｆ_R が低くても、ジッタの発生量を
大幅に抑制でき、エコー信号に含まれる雑音成分を確実
に相殺でき、低い製造費用でもってエコー信号のＳ／Ｎ
をより一層向上できる。

【０１４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の信号処理装
置によれば、超音波パルスの繰り返し周期内における一
定の測定期間のみ超音波送受信部から出力された高周波
のエコー信号を高いサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換し
て、一旦レジスタに記憶した後、先のサンプリング周波
数より低い読出周波数でこのサンプリングデータを読出
して、この測定期間内のデータに対してのみデジタル信
号処理を施している。

【０１４８】したがって、超音波パルスにおける例えば
数ｍｓ等の短い繰返し周期を維持したままで、エコー信
号に対するデジタル信号処理を行って雑音を低減するこ
とができるので、高い欠陥検出精度を有したオンライン
超音波探傷を実現できる。

【０１４９】また、上述した低い周波数でデジタル処理
されたエコー信号を第２のＦＩＦＯ型レジスタを用いて
元の高い周波数に対応する時間軸に戻している。したが
って、通常のアナログの超音波探傷器でもって高い欠陥
検出精度を有した探傷作業が可能となる。さらに、同期
加算平均回路を用いることによって、微細な雑音及び突
発的な雑音も確実に低減でき、より欠陥検出精度を向上
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わる信号処理装置が組
込まれた超音波探傷装置の概略構成を示すブロック図。

【図２】 同実施例装置に組込まれたデジタルフィルタ
の概略構成を示す模式図。

【図３】 同実施例装置の動作を示すタイムチャート。

【図４】 同実施例装置の動作を示すエコー信号波形
図。

【図５】 本発明の他の実施例の信号処理装置が組込ま
れた超音波探傷装置の概略構成を示すブロック図。

【図６】 さらに別の実施例の信号処理装置が組込まれ
た超音波探傷装置の概略構成を示すブロック図。

【図７】 さらに別の実施例の信号処理装置が組込まれ
た超音波探傷装置の概略構成を示すブロック図。

【図８】 さらに別の実施例の信号処理装置の概略構成
を示すブロック図。

【図９】 同実施例装置の動作を示すタイムチャート。

【図１０】 さらに別の実施例の信号処理装置の概略構
成を示すブロック図。

【図１１】 同実施例装置の動作を示すタイムチャー
ト。

【図１２】 さらに別の実施例の信号処理装置の概略構
成を示すブロック図。

【図１３】 同実施例装置の動作を示すタイムチャー
ト。

【図１４】 さらに別の実施例の信号処理装置の概略構
成を示すブロック図。

【図１５】 同実施例装置における同期加算平均回路の
概略構成を示すブロック図。

【図１６】 同実施例装置の効果を示すエコー信号波形
図。

【図１７】 同実施例装置の効果を示す平均回数Ｎａと
Ｓ／Ｎとの関係を示す図。

【図１８】 さらに別の実施例の超音波探傷装置の信号
処理装置の要部を取出して示す模式図。

【図１９】 一般的な反射エコーと欠陥エコーと疑似エ
コーとを含むエコー信号波形図。

【図２０】 同実施例装置の動作を示すエコー信号波形
図。

【図２１】 同実施例装置にて疑似エコーが低減された
エコー信号の波形図。

【図２２】 さらに別の実施例の信号処理装置の要部を
取出して示すプロック図。

【図２３】 さらに別の実施例の信号処理装置の概略構
成を示すブロック図。

【図２４】 同実施例装置の効果を説明するためのタイ
ムチャート。

【図２５】 一般的な超音波探傷装置の概略構成を示す
模式図。

【図２６】 同超音波探傷装置の動作を示すタイムチャ
ート。

【符号の説明】

１…超音波送受信部、２，２ａ…被検体、３，３ａ…探
触子、１０…クロック信号発生回路、１１…Ａ／Ｄ変換
器、１２…ＦＩＦＯ型レジスタ、１２ａ…第１のＦＩＦ
Ｏ型レジスタ、１２ｂ…第２のＦＩＦＯ型レジスタ、１
３，１３ｄ…遅延回路，１４…書込時間カウンタ、１５
…読出時間カウンタ、１６…分周器、１７…同期加算平
均フィルタ、１８…デジタルフィルタ、１９…欠陥判定
部、１９ａ…Ｄ／Ａ変換器、１９ｂ…比較器、２０…表
示器、２１，２１ａ…時間設定部、２２…Ｄ／Ａ変換
器、２３…欠陥判定部、２６…データ処理時間カウン
タ、２７…同期加算平均回路、２８…第１の信号メモ
リ、２９…加算器、３１…減算器、３２…第２の信号メ
モリ、３４…除算器、３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ
…搬送ローラ、３９…送信部、４０…受信部、４１，４
２…マルチプレクサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中沢 晋 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−128362（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−108752（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−54160（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−32381（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に一定周期で超音波パルスを送波
   し反射波を受波する超音波送受信部から出力される高周
   波のエコー信号に基づいて前記被検体に存在する欠陥を
   検出する超音波探傷装置の信号処理装置において、 前記エコー信号を所定のサンプリング周波数でもってデ
   ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記一定周期
   内における前記エコー信号の測定期間を指定する測定期
   間指定手段と、この測定期間指定手段によって指定され
   た測定期間内において、前記Ａ／Ｄ変換手段から出力さ
   れるエコー信号の各サンプリングデータを前記サンプリ
   ング周波数と同一周波数の書込周波数でもって順次記憶
   し、この記憶した各サンプリングデータを前記書込周波
   数より低い読出周波数でもって順次出力するＦＩＦＯ型
   レジスタと、このＦＩＦＯ型レジスタから順次出力され
   るエコー信号に対して所定の周波数弁別処理を実行する
   デジタルフィルタと、このデジタルフィルタから出力さ
   れるエコー信号に基づいて欠陥の有無を判定する欠陥判
   定手段とを備えた超音波探傷装置の信号処理装置。
2. 【請求項２】 前記デジタルフィルタと前記欠陥判定手
   段との間に、前記デジタルフィルタから前記一定周期経
   過する毎に出力されるエコー信号を複数周期に亘って平
   均化する同期加算平均フィルタを設けた請求項１記載の
   超音波探傷装置の信号処理装置。
3. 【請求項３】 前記欠陥判定手段は、前記同期加算平均
   フィルタから出力された平均化エコー信号をアナログ信
   号に変換するＤ／Ａ変換手段と、このＤ／Ａ変換手段か
   ら出力される平均化エコー信号の最大信号レベルが所定
   の閥値を越えたとき欠陥信号を出力する比較手段とで構
   成された請求項２記載の超音波探傷装置の信号処理装
   置。
4. 【請求項４】 被検体に一定周期で超音波パルスを送波
   し反射波を受波する超音波送受信部から出力される高周
   波のエコー信号に基づいて前記被検体に存在する欠陥を
   検出する超音波探傷装置の信号処理装置において、 前記エコー信号を所定のサンプリング周波数でもってデ
   ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記一定周期
   内における前記エコー信号の測定期間を指定する測定期
   間指定手段と、この測定期間指定手段によって指定され
   た測定期間内において、前記Ａ／Ｄ変換手段から出力さ
   れるエコー信号の各サンプリングデータを前記サンプリ
   ング周波数と同一周波数の書込周波数でもって順次記憶
   し、この記憶した各サンプリングデータを前記書込周波
   数より低い読出周波数でもって順次出力する第１のＦＩ
   ＦＯ型レジスタと、この第１のＦＩＦＯ型レジスタから
   順次出力されるエコー信号に対して所定の周波数弁別処
   理を実行するデジタルフィルタと、このデジタルフィル
   タから出力されるエコー信号の各データを順次記憶し、
   この記憶された各データを前記サンプリング周波数と同
   一周波数の読出周波数でもって順次出力する第２のＦＩ
   ＦＯ型レジスタと、この第２のＦＩＦＯ型レジスタから
   順次出力されるエコー信号をアナログ信号に変換するＤ
   ／Ａ変換手段とを備えた超音波探傷装置の信号処理装
   置。
5. 【請求項５】 被検体に一定周期で超音波パルスを送波
   し反射波を受波する超音波送受信部から出力される高周
   波のエコー信号に基づいて前記被検体に存在する欠陥を
   検出する超音波探傷装置の信号処理装置において、 前記エコー信号を所定のサンプリング周波数でもってデ
   ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記一定周期
   内における前記エコー信号の測定期間を指定する測定期
   間指定手段と、この測定期間指定手段によって指定され
   た測定期間内において、前記Ａ／Ｄ変換手段から出力さ
   れるエコー信号の各サンプリングデータを前記サンプリ
   ング周波数と同一周波数の書込周波数でもって順次記憶
   し、この記憶した各サンプリングデータを前記書込周波
   数より低い読出周波数でもって順次出力するＦＩＦＯ型
   レジスタと、このＦＩＦＯ型レジスタから前記一定周期
   経過する毎に出力されるエコー信号を複数周期に亘って
   平均化する同期加算平均回路と、この同期加算平均回路
   から出力されるエコー信号に基づいて欠陥の有無を判定
   する欠陥判定手段とを備えた超音波探傷装置の信号処理
   装置。
6. 【請求項６】 前記同期加算平均回路は、前記ＦＩＦＯ
   型レジスタから順次出力されるエコー信号を常に最新の
   所定個数記憶する第１の信号メモリと、加算された１個
   の加算エコー信号を記憶する第２の信号メモリと、前記
   第１の信号メモリにおける最新のエコー信号から規定個
   数先に書込まれれたエコー信号を読出す信号読出手段
   と、前記ＦＩＦＯ型レジスタから順次出力されるエコー
   信号と前記第２の信号メモリから読出された加算エコー
   信号とを加算する加算部と、この加算部から出力された
   加算エコー信号から前記信号読出手段にて読出された１
   個のエコー信号を減算する減算部と、この減算部から出
   力された加算エコー信号を前記第２の信号メモリへ新た
   な加算エコー信号として書込む加算エコー信号更新手段
   と、前記減算部から出力された加算エコー信号を除算し
   て平均化されたエコー信号を得る除算部とで構成された
   ことを特徴とする請求項５記載の超音波探傷装置の信号
   処理装置。
7. 【請求項７】 前記被検体に対する前記超音波パルスの
   入射位置を相対移動させる相対移動手段を備えたことを
   特徴とする請求項５記載の超音波探傷装置の信号処理装
   置。
8. 【請求項８】 前記Ａ／Ｄ変換手段のサンプリングタイ
   ミングに同期し、かつサンプリング周期より長い周期の
   トリガ信号を前記超音波送受信部に印加するトリガ信号
   発生手段を備えたことを特徴とする請求項５記載の超音
   波探傷装置の信号処理装置。